该文从理论上仿真了切割方向为165°Y，传播方向为75°Y的LiNbO3晶体(简称165Y LN)的表面波声光调制器的场分布及其重叠积分、驱动功率随波导厚度变化的关系，并与其他切割方向的仿真结果进行了比较。该方向位于材料退耦面内，且在该面具有最大的机电耦合系数，是潜在的高性能切割方向。测试表明，165Y LN的TE模和TM模在低频区均有较低的驱动功率和较大的重叠积分带宽，可被用于制作具有高性能且对偏振不敏感的表面波声光器件。

该文提出了一种获得相对带宽约为70.61%的基于氮化铝薄膜的超宽带薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器的设计方法，即在中心频率为6.5 GHz下滤波器的带宽为4.835 GHz。仿真分析表明，通过串并联电感的方式，并在电感端串并联电容，可消除因增加电感而带来的谐波谐振点干扰对带通的影响，实现了FBAR滤波器的超宽带。该工作开辟了设计和制作带宽超过3 GHz的超宽带体声波滤波器的新途径。

针对现有的雾化装置粒径分散较广及难以生成大量微米级与亚微米级液滴等问题，设计并加工了一种基于声表面波的液滴雾化装置。首先，利用COMSOL仿真软件对声表面波器件的结构建模并进行压电仿真分析，模拟声表面波的振动传播，得到其谐振频率为18.269 MHz。其次，基于声-压电耦合多物理场模拟声波在固-液界面的衍射，以及在液体中的传播过程。最后，加工声表面波雾化实验装置并进行液滴雾化实验，通过调整激励信号频率与输入功率实现了液滴的稳定雾化，对雾化后的液滴粒径分布进行测试。实验结果表明，当输入信号幅值为420 mV，谐振频率为19.259 MHz时，该装置生成大量微米级细小液滴，液滴粒径基本呈三峰分布，主要集中在3 μm、30 μm与500 μm。

该文提出了基于钽酸锂漏波材料设计的扇形声表滤波器。钽酸锂在36°Y-X切向时，其机电耦合系数(ΔV/V)为2.4%、频率温度系数(TCF)为-32×10-6/℃。36°Y-X钽酸锂具有较强的压电耦合性和适中的温度稳定性，用它设计相对带宽5%~10%的滤波器可以实现较小的插入损耗和适中的温度稳定性，器件实测结果与仿真相符。

基于声表面波(SAW)滤波器技术，采用两级滤波器级联、滤波器环绕开关、多通道抗干扰布局等方法，实现了一种小型化、高阻带抑制组件的研制。实验结果表明，研制的多通道滤波组件尺寸为18 mm×15 mm×5 mm，其-3 dB带宽大于48 MHz，插入损耗小于7 dB，带内幅度波动小于1.5 dB，近端阻带抑制大于70 dBc，具有很好的实用性。

声表面波器件内连的主流工艺是硅铝丝超声键合，而跟部微损伤是该工艺最大的质量隐患。该文从超声键合原理和工艺技术出发，对造成跟部微损伤的影响因素进行了分析，并给出了相应的解决方案。该方案使声表面波器件的键合点跟部微损伤得到有效控制。

为了研究任意截面形状的压电半导体纤维的力学特性，提出了基于物理信息的神经网络模型，应用深度学习算法求解复杂的变系数偏微分方程。以变截面压电半导体纤维的静态拉伸为例，构造深度神经网络作为试函数，将其代入控制方程形成残差，并作为机器学习的加权损失函数，进而通过深度机器学习技术逼近数值解。研究结果表明：该方法具有广泛适用性，能够求解任意截面形状压电半导体材料的线性和非线性方程。

采用固相法制备了Bi2O3掺杂的Ba0.85Ca0.15(Zr0.1Ti0.88Mn0.02)O3压电陶瓷，研究了体系的微观结构，以及Bi2O3掺杂量对体系压电性能的影响；将体系最优性能的样品装配成微型气泵，并与日本村田的MZB1001T02微型泵进行了性能对比。研究表明，Bi2O3掺杂Ba0.85Ca0.15(Zr0.1Ti0.88Mn0.02)O3的无铅压电陶瓷呈单一的钙钛矿结构，少量的Bi2O3掺杂使体系保持了三方-四方相共存的特性。当掺杂量(质量分数)为0.05%时，样品晶粒分布均匀，介电和压电性能最优，即εT33=5 289、kp=0.46、d33=377 pC/N、tan δ=0.72%、Tc=80 ℃，样品具有典型的介电弛豫特性。将上述样品装配在微型气泵中，在输入频率(25±2) kHz、输入电压15 V条件下，测得微型气泵的气压略低于日本村田的微型泵。在某些对气压要求不高的领域，样品能够满足使用要求。

针对当前压电驱动悬臂梁谐振器存在加工工艺复杂、成本较高的问题，该文提出了一种基于氮化铝支撑层的新型压电驱动悬臂梁层叠结构，它不仅能有效降低加工难度，还能在实现器件小型化的同时保持较高的品质因数。该文通过理论分析研究了固定频率下谐振器品质因数与器件尺寸设计的关系，并对比了不同支撑层材料对谐振器品质因数的影响。通过实验研究了电极尺寸设计对谐振器在真空中性能的影响，从而确定了工作在面外弯曲振动模式的压电驱动氮化铝基悬臂梁谐振器的最优设计。测试结果表明，在电极宽度占比为1，长度占比为2/3时，该谐振器表现出最好的性能，其品质因数为7 786，谐振频率为63.44 kHz，运动阻抗为66.70 kΩ。

为了实现大位移行程、无耦合运动的精密定位，设计了一种结构紧凑、工作台面大的x-y-θz三自由度并联压电微动平台。该文首先采用双柔性薄板的柔顺桥式放大机构对微动平台的驱动单元进行了设计，并基于双平行四连杆柔顺机构设计了微动平台的台体，进而获得平台的整体结构。再采用有限元方法对平台的应力、位移放大倍数和模态进行了分析。最后对所设计的微动平台进行实验系统的搭建，并对平台的位移和频率响应特性进行测试。实验结果表明，平台在x方向上的最大输出位移为306.1 μm，耦合率为0.26%；平台在y方向上的最大输出位移为402.3 μm，耦合率为0.14%；在θz方向(即绕z轴)的最大转角为2.72 mrad。平台在x、y、θz方向的位移分辨率分别为10 nm、10 nm、0.1 μrad，固有频率分别为104.1 Hz、130.0 Hz、115.6 Hz。

压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态，高速运动时易激发机械谐振，从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性，该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电微纳定位平台的在线实时抑制谐振。首先，搭建了压电驱动柔性微纳定位平台系统并建立其机电耦合动力学模型；其次，利用快速傅里叶变换方法在线分析了闭环系统误差信号，设计平台频率特性提取算法，实现了对陷波滤波器参数的在线自适应整定；最后，利用所设计的自适应陷波滤波器对阶跃信号和三角波信号进行轨迹跟踪实验。实验结果表明，自适应陷波滤波器可以很好地实现谐振的在线抑制，能够有效提升平台的稳定性和轨迹跟踪精度。

针对精密仪器及微小型设备对线性微进给驱动马达的需求，该文设计了一种封闭式柱形微型惯性冲击压电马达，并验证了马达工作原理的可行性。制作出马达样机并进行实验测试，结果表明，施加预紧力为0.25 N，驱动信号锯齿波电压峰-峰值为50 V，频率为500 Hz时，马达空载输出最大速度为6.19 mm/s，步进分辨率为12 μm；施加预紧力为0.5 N，驱动信号电压峰-峰值为50 V，频率为500 Hz时，最大负载为20 g。

温度影响加速度计的性能，误差来源主要由石英材料及封装工艺产生的热应力引起。针对加速度计温度漂移现象，该文介绍了集成式石英谐振加速度计低温漂结构设计和补偿方法。首先通过对称的差分结构消除一阶温度系数，并进行工艺优化，降低封装工艺对谐振器产生的热应力；其次采用随机森林拟合算法建立温度模型来补偿加速度计的温漂。在-20~80 ℃温度范围内对加速度计样机进行温漂测试，结果表明，工艺优化及补偿后的样机偏置稳定性提高了一个数量级。

为了便于驱动谐振梁的反对称模态，提高加速度检测灵敏度，该文提出了一种分布式的电极驱动方式，利用分布式电极更易驱动谐振梁的反对称模态并检测信号。设计了弹性梁质量块系统，用作感知外部加速度的敏感质量，并将谐振梁作为测量加速度的敏感元件。建立了谐振梁前两阶动力学方程。实验测量了不同加速度下谐振梁一阶、二阶的频率变化。实验表明，二阶模态检测正向灵敏度比一阶模态检测正向灵敏度提高了49%，负向灵敏度提高了89%，且二阶模态品质因数是一阶模态品质因数的3.19倍。最后分析了偏置直流电压对灵敏度的影响：随着电压提高，正向加速度检测灵敏度提高，负向加速度检测灵敏度降低。

为了满足集成式陀螺芯片对高精度质量块的要求，该文采用电子束镀膜(EBPVD)工艺代替传统的电镀工艺，在石英微机械陀螺芯片音叉端部制作了厚约2 μm的质量块，并对质量块厚度均匀性、对准精度一致性及膜层附着力进行了研究。首先，通过调整镀膜高度和角度以满足厚度精度要求；其次，为了保证对准精度，设计了掩膜夹具和位置调整夹具；最后，通过实验确定了最佳镀膜参数。此外，对制作的质量块进行了激光修调实验，经过修调后，陀螺机械耦合误差信号的幅值从初始的301.0 mV降至17.6 mV。

在应急救援和单兵作战等GNSS信号受限且无法建立导航定位基础设施的情况下，提出了基于惯性测量单元(IMU)的行人航位推算技术(PDR)测量行人步态信息，并结合此类任务多人行动的编队特点，利用超宽带(UWB)技术实施编队自组网与网内相互测距，建立PDR/UWB多行人扩展卡尔曼滤波模型(EKF)。通过测距信息对PDR进行约束，有效减缓了PDR定位精度随时间发散问题，实现了多人协同导航。试验表明，基于超宽带的集中式协同导航系统在不依靠基础设施的情况下，编队整体定位性能可提高30%。

传统的系统级标定方法是将温箱压缩机、转台电机等环境引起的随机噪声视为白噪声，而实际过程中输出信号具有非平稳和非线性特征。最小二乘拟合法是一种线性回归方法，利用该方法求解的误差系数成为制约光纤捷联惯导系统实现高精度的关键因素之一。针对上述问题，该文提出了一种基于希尔伯特-黄变换的捷联惯导系统级标定改进算法。通过希尔伯特-黄变换去除惯性仪表原始输出信号中的高频随机噪声，再利用系统级标定法计算惯性测量单元(IMU)误差参数。经多组试验证明，该方法能够有效提高IMU误差参数辨识的准确性，1 h的动态导航位置误差相对减少约10%。

数字滤波器是影响海洋重力数据处理成果质量的关键技术之一。该文提出了一种实时正反有限冲击响应(FIR)滤波算法，推导了具有线性相位正反FIR滤波器表达式并设计了实时滤波方案：该算法设计出的滤波器在所有的采样频谱内都满足严格意义上的线性相频特性；基于该算法设计的低通滤波器的阻带衰减大，有利于抑制海洋重力数据中的高频噪声。船载重力试验结果表明，在海洋重力数据处理中上述正反FIR滤波器的滤波器实时性好，滤波效果与事后正反FIR滤波器相当，优于单正向FIR滤波效果。

为了提升声纳系统的探测性能，该文从扩展水声换能器带宽和提高灵敏度两方面出发，研制了一种“金字塔”结构的宽带高灵敏水声换能器，并选择单金属板空气柱型压电材料作为宽带高灵敏换能器的有源材料。对敏感元件进行机电等效分析和有限元仿真，获得压电材料尺寸的优选范围。根据多模耦合理论设计了“金字塔”型的换能器敏感元件结构。通过建立换能器的制作工艺流程，研制出宽带高灵敏换能器样机。测试结果表明，发送电压响应最高为182.9 dB，发射带宽为170 kHz，接收灵敏度最高达到-173.7 dB，接收带宽为110 kHz，-6 dB波束开角为8.1°。

该文介绍了一种灵敏度较高的Mach-Zehender干涉温度传感器，在单模光纤之间嵌入一段保偏光纤，并通过重叠挤压放电方式形成反向凸起锥，形成单模光纤-保偏凸锥形光纤-单模光纤结构的传感器，凸锥结构增加了包层模式的能量，提高了传感器透射谱对比度。实验证明，当保偏光纤长度为2.5 cm时，在30~70 ℃内温度灵敏度达到最大值126.45 pm/℃。此外，该文通过计算不同偏振模式及相应的模式传播常数，分析得到参与模式干涉的主要成分，从而验证了温度灵敏度测试的精准度。此结构的传感器具有结构紧凑、尺寸小、制作工艺简单的特点，可被应用于温度传感测量。

高温压电加速度传感器被广泛应用于振动与冲击测试、故障诊断与监测方面。针对传统压电加速度传感器灵敏度温度漂移过大的问题，该文设计了一种高温压电加速度传感器，该加速度传感器采用正负温度系数的压电元件堆叠设计，以抵消温度变化的影响，进而降低温度漂移。5层YCOB压电元件和1层GdCOB压电元件堆叠构成压缩型压电加速度传感器。应用ANSYS对传感器的性能进行仿真优化，并对提出的降低灵敏度温度漂移的方法有效性进行了仿真验证。结果表明,在常温~800 ℃全温度范围内，该传感器的灵敏度温度漂移小于±3%，其具有高温稳定性好、测量精度高的优点。

近年来，随着弹载电子设备集成度越来越高，内部热耗不断增加，如何实现设备的高效热管理，成为制约弹载电子设备进一步发展的重大难题。该文提出了一种应用于大功率弹载微波组合的相变储热模块，通过仿真分析手段研究了储热模块主体结构对储热模块整体储热性能的影响。综合考虑可制造性、质量、储热能力等多方面因素后，确认了储热模块的结构形式和最终选用的相变介质材料。利用增材制造技术加工出储热模块样品，并搭建热测试平台完成了该样品的散热效果评估。实验表明，在60 ℃环境下，模块总热耗为211 W，工作10 min后，模块表面最高温度为104.1 ℃，满足组合使用要求。该储热设计技术有效地解决了模块短时大功率下温升过高的问题，在弹载电子设备热管理领域有着广阔的应用前景。

根据通信系统中对超宽带传输的要求，设计了一种基于共面波导馈电(CPW)的高隔离度二阻带超宽带多输入多输出(MIMO)槽天线。天线由两个正交放置的辐射贴片组成，印制在FR4介质基板上，辐射贴片为矩形与半圆形相结合的渐变形结构。在辐射贴片处刻蚀C形槽，以及在辐射贴片背部加载开口谐振环(SRR)，可抑制WLAN和X波段的干扰。通过引入栅栏形枝节，提高了MIMO天线的隔离度。实测结果表明，该天线工作带宽为3.00~10.66 GHz，此范围内端口隔离度S21均低于-27 dB，在5.11~5.96 GHz和6.82~7.86 GHz处具有阻带特性，包络相关系数(ECC)均小于0.03，可应用于需要抑制多个窄带信号干扰的超宽带MIMO通信系统。

该文设计了一种“十字-圆环”型结构超表面，并利用该结构实现了2-bit编码的相位梯度超表面(PGMS)设计。结合超表面阵列的特点，提出了一种改进的遗传粒子群算法(GAPSO)与阵列模式综合(APS)的组合优化算法GAPSO-APS，得到超表面编码矩阵的最佳排列，从而实现了宽带雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。对设计的超表面进行仿真，并与金属表面进行了对比。结果表明，设计的编码超表面可在3.1~29.7 GHz频带内实现10 dB的RCS缩减，有效地验证了所设计的编码超表面在宽频带内实现RCS的缩减以及算法的有效性。